在前兩篇功耗文章之中，小編對FPGA功耗的來源，以及FPGA的低功耗設(shè)計有所闡述。為增進(jìn)大家對功耗的認(rèn)識程度，本文將會介紹如何去選擇MCU低功耗產(chǎn)品。如果你對功耗，抑或是低功耗具有興趣，不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、MCU介紹

MCU，又稱單片微型計算機(jī)(Single Chip Microcomputer )或者單片機(jī)，是把中央處理器(Central Process Unit;CPU)的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存(memory)、計數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機(jī)，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制。

單片機(jī)按應(yīng)用范圍又可分成通用型和專用型。專用型是針對某種特定產(chǎn)品而設(shè)計的，例如用于體溫計的單片機(jī)、用于洗衣機(jī)的單片機(jī)等等。在通用型的單片機(jī)中，又可按字長分為4位、8位、16/32位，雖然計算機(jī)的微處理器現(xiàn)在幾乎是32/64位的天下，8位、16位的微處理器已趨于萎縮，但單片機(jī)情況卻不同，8位單片機(jī)成本低，價格廉，便于開發(fā)，其性能能滿足大部分的需要，只有在航天、汽車、機(jī)器人等高技術(shù)領(lǐng)域，需要高速處理大量數(shù)據(jù)時，才需要選用16/32位，而在一般工業(yè)領(lǐng)域，8位通用型單片機(jī)，仍然是目前應(yīng)用最廣的單片機(jī)。

二、如何選擇低功耗MCU

時鐘系統(tǒng)是MCU功耗的關(guān)鍵。應(yīng)用可以每秒多次或幾百次進(jìn)入與退出各種低功耗模式。進(jìn)入或退出低功耗模式以及快速處理數(shù)據(jù)的功能極為重要，因為 CPU會在等待時鐘穩(wěn)定下來期間浪費(fèi)電流。大多低功耗 MCU 都具有"即時啟動"時鐘，其可以在不到 10～20us 時間內(nèi)為 CPU 準(zhǔn)備就緒。但是，重要的是要明白哪些時鐘是即時啟動、哪些非即時啟動的。某些 MCU 具有雙級時鐘激活功能，該功能在高頻時鐘穩(wěn)定化過程中提供一個低頻時鐘(通常為32768Hz)，其可以達(dá)到 1 毫秒。CPU 在大約 15us 時間內(nèi)正常運(yùn)行，但是運(yùn)行頻率較低，效率也較低。如果 CPU 只需要執(zhí)行數(shù)量較少的指令的話，如：25 條，其需要 763us。CPU 低頻比高頻時消耗更少的電流，但是并不足于彌補(bǔ)處理時間的差異。相比而言，某些 MCU 在 6 微秒時間內(nèi)就可以為 CPU 提供高速時鐘，處理相同的 25 條指令僅需要大約 9us(6us 激活+25 條指令′0.125us指令速率)，而且可以實現(xiàn)即時啟動的高速串行通信。

事件驅(qū)動功能與時鐘系統(tǒng)的靈活性并存。中斷會使 MCU 退出低功耗模式，因此，MCU 的中斷越多，其防止浪費(fèi)電流的 CPU 輪詢與降低功耗的靈活性就越大。輪詢意味著進(jìn)行與不進(jìn)行功耗預(yù)算之間存在差異，因為它在等待出現(xiàn)事件時會浪費(fèi)CPU 帶寬并需要額外電流。一個好的低功耗 MCU 應(yīng)具有充分的中斷功能，為其所有外設(shè)提供中斷，同時為外部事件提供眾多外部中斷。

按鈕或鍵盤應(yīng)用可以證明外部中斷的優(yōu)勢。如果不具備中斷功能，MCU 必須頻繁輪詢鍵盤或按鈕，以確定其是否被按下。不僅輪詢自身會消耗功率，而且控制輪詢間隔也需要定時器，其會消耗附加電流。相比而言，在具備中斷情況下，CPU 可以在整個過程中保持睡眠狀態(tài)，只有按下按鈕時才激活。

在選擇低功率 MCU 時，還需要考慮外設(shè)功耗與電源管理。某些低功率 MCU 僅僅是設(shè)計時不具備低利率功能的舊架構(gòu)的改進(jìn)版本。而有些 MCU 在設(shè)計時即具備低功耗特性，并在其外設(shè)中內(nèi)置了低功耗功能。一種特性是在需要時單獨(dú)啟動或關(guān)閉外設(shè)的能力，換言之，更重要的是自動啟動或關(guān)閉外設(shè)的能力。 A/D 轉(zhuǎn)換器就是一個例子，其在完成一次轉(zhuǎn)換后可以自動關(guān)閉。另外，某些 MCU 正在引入直接存儲器存取功能，其可以在無需 CPU 干預(yù)情況下自動處理數(shù)據(jù)。

大多 MCU 具有集成的掉電保護(hù)功能，當(dāng)電源低于正常操作范圍時其可以復(fù)位 MCU。通常會提供啟動或關(guān)閉掉電保護(hù)以節(jié)省功耗的功能，但是必須在整個過程中都使掉電保護(hù)功能置于可用狀態(tài)，因為掉電是不可預(yù)測的。某些 MCU 需要70uA 的電流來實現(xiàn)掉電保護(hù)。在只需要 45uA 平均電流的應(yīng)用實例中很明顯可以不考慮這些 MCU。

在選擇低功耗 MCU 期間有時會忽視漏電流，但是，在最苛刻的低功耗應(yīng)用中則必須考慮到漏電流。大多改進(jìn)后的低功耗 MCU 都具有 1uA 的限定輸入漏電流。在 20 輸入器件中，它可能會消耗 20uA!針對低功耗設(shè)計的最新 MCU 具有最高50nA 的漏電流。

以上便是此次小編帶來的“功耗“相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對如何選擇低功耗MCU產(chǎn)品具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!